Linux lcd 帧缓冲驱动详解

Linux lcd 帧缓冲驱动详解 (1)Linux的帧缓冲设备(Framebuffer)简介 帧缓冲(framebuffer)是Linux为显示设备提供的一个接口，把显存抽象后的一种设备，他允许上层应用程序在图形模式下直接对显示缓冲区进行读写操作。这种操作是抽象的，统一的。用户不必关心物理显存的位置、换页机制等等具体细节。这些都是由Framebuffer设备驱动来完成的。 帧缓冲驱动的应用广泛，在linux的桌面系统中，Xwindow服务器就是利用帧缓冲进行窗口的绘制。尤其是通过帧缓冲可显示汉字点阵，成为Linux汉化的唯一可行 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 Linux FrameBuffer 本质上只是提供了对图形设备的硬件抽象，在开发者看来，FrameBuffer 是一块显示缓存，往显示缓存中写入特定格式的数据就意味着向屏幕输出内容。所以说FrameBuffer就是一块白板。例如对于初始化为16 位色的FrameBuffer 来说， FrameBuffer中的两个字节代表屏幕上一个点，从上到下，从左至右，屏幕位置与内存地址是顺序的线性关系。 帧缓存可以在系统存储器(内存)的任意位置，视频控制器通过访问帧缓存来刷新屏幕。 帧缓存也叫刷新缓存 Frame buffer 或 refresh buffer, 这里的帧(frame)是指整个屏幕范围。 帧缓存有个地址，是在内存里。我们通过不停的向frame buffer中写入数据， 显示控制器就自动的从frame buffer中取数据并显示出来。全部的图形都共享内存中同一个帧缓存。 CPU指定显示控制器工作，则显示控制器根据CPU的控制到指定的地方去取数据 和 指令， 目前的数据一般是从显存里取， 如果显存里存不下，则从内存里取， 内存也放不下，则从硬盘里取，当然也不是内存放不下，而是为了节省内存的话，可以放在硬盘里，然后通过 指令控制显示控制器去取。帧缓存 Frame Buffer，里面存储的东西是一帧一帧的， 显卡会不停的刷新Frame Buffer, 这每一帧如果不捕获的话， 则会被丢弃，也就是说是实时的。这每一帧不管是保存在内存还是显存里， 都是一个显性的信息，这每一帧假设是800x600的分辨率， 则保存的是800x600个像素点，和颜色值。 显示器可以显示无限种颜色，目前普通电脑的显卡可以显示32位真彩、24位真彩、16位增强色、256色。除256色外，大家可以根据自己的需要在显卡的允许范围之内随意选择。很多用户有一种错误概念，认为256色是最高级的选项，而实际上正好相反。256色是最低级的选项，它已不能满足彩色图像的显示需要。16位不是16种颜色，而是2的16次平方(256×256)种颜色，但256色就是256(2的8次平方)种颜色。所以16位色要比256色丰富得多。 帧缓冲设备对应的设备文件为/dev/fb*，如果系统有多个显示卡，Linux下还可支持多个帧缓冲设备，最多可达32 个，分别为/dev/fb0到/dev/fb31，而/dev/fb则为当前缺省的帧缓冲设备，通常指向/dev/fb0。当然在嵌入式系统中支持一个显示设备就够了。帧缓冲设备为 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 字符设备，主设备号为29，次设备号则从0到31。分别对应/dev/fb0-/dev/fb31。通过/dev/fb，应用程序的操作主要有这几种: 1( 读/写(read/write)/dev/fb:相当于读/写屏幕缓冲区。例如用 cp /dev/fb0 tmp命令可将当前屏幕的内容拷贝到一个文件中，而命令cp tmp >; /dev/fb0 则将图形文件tmp显示在屏幕上。 2(映射(map)操作:由于Linux工作在保护模式，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此， Linux在文件操作 file_operations结构中提供了mmap函数，可将文件的内容映射到用户空间。对于帧缓冲设 备，则可通过映射操作，可将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后用户就可以通过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区，在屏幕上绘图了。实际上，使用帧缓冲设备的应用程序都是通过映射操作来显示图形的。由于映射操作都是由内核来完成，下面我们将看到，帧缓冲驱动留给开发人员的工作并不多。 3( I/O控制:对于帧缓冲设备，对设备文件的ioctl操作可读取/设置显示设备及屏幕的参数，如分辨率，显示颜色数，屏幕大小等等。ioctl的操作是由底层的驱动程序来完成的。 在应用程序中，操作/dev/fb的一般步骤如下: 1( 打开/dev/fb设备文件。 2( 用ioctrl操作取得当前显示屏幕的参数，如屏幕分辨率，每个像素点的比特数。根据屏幕参数可计算屏幕缓冲区的大小。 3( 将屏幕缓冲区映射到用户空间。 4( 映射后就可以直接读写屏幕缓冲区，进行绘图和图片显示了。 典型程序段如下: #include <;linux/fb.h>; int main() { int fbfd = 0; struct fb_var_screeninfo vinfo; struct fb_fix_screeninfo finfo; long int screensize = 0; /*打开设备文件*/ fbfd = open(";/dev/fb0";, O_RDWR); /*取得屏幕相关参数*/ ioctl(fbfd, FBIOGET_FSCREENINFO, &;finfo); ioctl(fbfd, FBIOGET_VSCREENINFO, &;vinfo); /*计算屏幕缓冲区大小*/ screensize = vinfo.xres * vinfo.yres * vinfo.bits_per_pixel / 8; /*映射屏幕缓冲区到用户地址空间*/ fbp=(char*)mmap(0,screensize,PROT_READ|PROT_WRITE,MAP_SHARED, fbfd, 0); /*下面可通过fbp指针读写缓冲区*/ (2)帧缓冲file_operations 帧缓冲设备也属于字符设备，采用“文件层-驱动层”的接口方式。在文件层为之定义了以下数据结构。 Static struct file_operations fb_fops={ ower: THIS_MODULE, read: fb_read, /*读操作*/ write: fb_write, /*写操作*/ ioct1: fb_ioct1, /*I/O操作*/ mmap: fb_mmap, /*映射操作*/ open: fb_open, /*打开操作*/ release: fb_release, /*关闭操作*/ } 其成员函数都在linux/driver/video/fbmem.c中定义，其中的函数对具体的硬件进行操作，对寄存器进行设置，对显示缓冲进行映射。主要结构体还有以下几个。 ? Struct fb_fix_screeninfo:记录了帧缓冲设备和指定显示模式的不可修改信息。它包含了屏幕缓冲区的物理地址和长度。 ? Struct fb_var_screeninfo:记录了帧缓冲设备和指定显示模式的可修改信息。它包括显示屏幕的分辨率、每个像素的比特数和一些时序变量。其中变量 xres定义了屏幕一行所占的像素数，yres定义了屏幕一列所占的像素数，bits_per_pixel定义了每个像素用多少个位来表示。 ? Struct fb_info:Linux为帧缓冲设备定义的驱动层接口。它不仅包含了底层函数，而且还有记录设备状态的数据。每个帧缓冲设备都与一个fb_info结构相对应。其中成员变量modename为设备名称，fontname为显示字体，fbops为指向底层操作的函数的指针。 LCD驱动开发的主要工作 1 编写初始化函数 初始化函数首先初始化LCD 控制器，通过写寄存器设置显示模式和颜色数，然后分配LCD显示缓冲区。在Linux中可以用kmalloc()函数分配一段连续的空间。缓冲区大小为:点阵行数×点阵列数×用于表示一个像素的比特数/8。缓冲区通常分配在大容量的片外SDRAM中，起始地址保存在LCD控制寄存器中。本文采用的LCD显示方式为640×480，16位彩色，则需要分配的显示缓冲区为640×480×2=600kb。最后是初始化一个fb_info结构，填充其中的成员变量，并调用register_framebuffer(&;fb_info)，将fb_info登记入内核。 2 编写成员函数 编写结构fb_info中函数指针fb_ops对应的成员函数，对于嵌入式系统的简单实现，只需要下列三个函数就可以了。 struct fb_ops{ „„ int (*fb_get_fix)(struct fb_fix_screeninfo *fix, int con, struct fb_info *info); int (*fb_get_var)(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info); int (*fb_set_var)(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info); „„} Struct fb_ops在include/linux/fb.h中定义。这些函数都是用来设置/获取fb_info结构中的成员变量的。当应用程序对设备文件进行 ioctl操作时候会调用它们。对于fb_get_fix()，应用程序传入的是fb_fix_screeninfo结构，在函数中对其成员变量赋值，主要是smem_start(缓冲区起始地址)和smem_len(缓冲区长度)，最终返回给应用程序。而fb_set_var()函数的传入参数是 fb_var_screeninfo，函数中需要对xres、yres和bits_per_pixel赋值。 对于/dev/fb，对显示设备的操作主要有以下几种。 ? 读/写(read/write)/dev/fb:相当于读/写屏幕缓冲区。 ? 映射(map)操作:由于Linux工作在保护模式，每个应用程序都有自己的虚拟地址空间，在应用程序中是不能直接访问物理缓冲区地址的。为此，Linux在文件操作 file_operations结构中提供了mmap函数，可将文件的内容映射到用户空间。对于帧缓冲设备，则可通过映射操作，可将屏幕缓冲区的物理地址映射到用户空间的一段虚拟地址中，之后用户就可以通过读写这段虚拟地址访问屏幕缓冲区，在屏幕上绘图了。 ? I/O控制:对于帧缓冲设备，对设备文件的ioctl操作可读取/设置显示设备及屏幕的参数，如分辨率、显示颜色数和屏幕大小等。ioctl的操作是由底层的驱动程序来完成的。在应用程序中，操作/dev/fb的一般步骤如下:打开/dev/fb设备文件;用ioctrl操作取得当前显示屏幕的参数，如屏幕分辨率和每个像素的比特数，根据屏幕参数可计算屏幕缓冲区的大小;将屏幕缓冲区映射到用户空间;映射后即可直接读写屏幕缓冲区，进行绘图和图片显示了。 LCD模块化驱动 在对S3C2410 的LCD编写模块化驱动程序时，首先要从内核中去除LCD驱动。这里需要做一些改动，系统调用被加在以下文件中，需去除: /root/usr/src/arm/linux/kernel/sys.c;/root/usr/src/arm/linux/include/arm -arm下的unistd.h和lcd.h;/root/usr/src/arm/linux/arch/arm/kernel下的calls.s。 编写模块化驱动程序，有以下几个关键的函数。 ? lcd_kernel_init(void)//当模块被载入时执行 ? lcd_kernel_exit(void)//当模块被移出内核空间时被执行 ? lcd_kernel1_ioctl(struct*inode, struct*file, unsigned int cmd, unsigned longarg) //其他功能 每当装配设备驱动程序时，系统自动调用初始化模块lcd_kernel_init(void)。 另一个必须提供的函数是lcd_kernel_exit(void)，它在模块被卸载时调用，负责进行设备驱动程序的工作。 执行insmod lcd.o命令即可将LCD驱动添加到内核中，执行rmmod lcd命令即可从内核中删除LCD驱动。 静态加载LCD驱动 将写好的lcd 驱动程序lcd.c放到arm/linux/drivers/char目录下，修改arm/linux/drivers/char/config.in文件，加上一行:Bool'LCD driver support'CONFIG_LCD;修改arm/linux/drivers/char/Makefile文件，加上一行:obj-$ (CONFIG_LCD)+=lcd.o。 这样，当再进行make xconfig时，就会选择是否将LCD驱动编译进内核。同样的 办法 鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载鲁班奖评选办法下载企业年金办法下载企业年金办法下载 也可用在其他设备上。 (3)Framebuffer驱动程序模型 Framebuffer驱动程序模型 下图会向你展示目前的framebuffer设备驱动的结构，最常用的是非标准驱动。很明显他所处的层次最高，程序编写是最容易的。理解了这个图的，你已经很轻松的去完成一个fb驱动，比如给sa1100,s2410,s2440系列的ARM的LCD控制器写驱动。 Color Map 剖析 在framebuffer驱动程序设计中，cmap这个东东太晕了。现在我要把他赤裸裸的剖析给大家:) 1( struct fb_cmap /*颜色映射表*/ struct fb_cmap { __u32 start; /* First entry */ __u32 len; /* Number of entries */ __u16 *red; /* 红色 */ __u16 *green; /*绿色*/ __u16 *blue; /*蓝色*/ __u16 *transp; /* 透明度,允许 NULL */ }; 该结构在fb.h文件中定义，在struct fb_ops结构中有两个成员函数与其相关: /*获取颜色表*/ int (*fb_get_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info); /*设定颜色表*/ int (*fb_set_cmap)(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info); 在struct fb_info结构中有变量: struct fb_cmap cmap; /* Current cmap */ 在fpgen基础操作下提供: extern int fbgen_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info); extern int fbgen_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info); 在文件/* drivers/video/fbcmap.c */中提供更多的cmap应用 extern int fb_alloc_cmap(struct fb_cmap *cmap, int len, int transp); extern void fb_copy_cmap(struct fb_cmap *from, struct fb_cmap *to, int fsfromto); extern int fb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int (*getcolreg)(u_int, u_int *, u_int *, u_int *,u_int *, struct fb_info *), extern int fb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, struct fb_info *fb_info); int (*setcolreg)(u_int, u_int, u_int, u_int, u_int,struct fb_info *), struct fb_info *fb_info); extern struct fb_cmap *fb_default_cmap(int len); extern void fb_invert_cmaps(void); 2( 通过文件解析 在anakinfb.c文件中，cmap如图 在stifb.c 本文介绍的设备是位于/video目录下面的anakinfb.c驱动程序。虽然我不清楚那个设备的 特性，但是从对程序的分析中我们仍然知道如何编写一个frame buffer设备驱动。 本文是个标准的fb驱动。共221行，包含函数如下: 1. static int anakinfb_getcolreg(u_int regno, u_int *red, u_int *green, u_int *blue, u_int *transp, struct fb_info *info) 31行 2. static int anakinfb_setcolreg(u_int regno, u_int red, u_int green, u_int blue,u_int transp, struct fb_info *info) 45行 3. static int anakinfb_get_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, int con, struct fb_info *info) 57行 4. static int anakinfb_get_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info) 75行 5. static int anakinfb_set_var(struct fb_var_screeninfo *var, int con, struct fb_info *info) 111行 6. static int anakinfb_get_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info) 117行 7. static int anakinfb_set_cmap(struct fb_cmap *cmap, int kspc, int con, struct fb_info *info) 130行 8. static int anakinfb_switch_con(int con, struct fb_info *info) 147行 9. static int anakinfb_updatevar(int con, struct fb_info *info) 155行 10. static void anakinfb_blank(int blank, struct fb_info *info) 161行 11. int __init anakinfb_init(void) 178行 函数1，2是寄存器操作用。函数3，4，5，6，7是fb_ops函数。函数8用于切换控制台。 函数9用于更新变量。函数10用于闪烁屏幕。函数11用于初始化设备。 很奇怪，对fb设备的读写函数怎么没有～值得说明的是 open,release,read,write,ioctl,mmap等函数的实现是由 fbmem.c文件实现了。也就是说所 有的fb设备在给定了fb_info后，所有的操作都是一样的。在明确的fb_info前提下，fbmem.c 中的函数可以工作的很好。这样大家应该感到非常轻松了吧，只要完成上述的几个设备相关 的函数，frame buffer设备的驱动就写完了:) 系统的结构如图: Stifb驱动模型 linux/drivers/video/stifb.c - Generic frame buffer driver for HP * workstations with STI (standard text interface) video firmware. 这个驱动程序和前面的anakin设备完全不同，因为他不是采用标准的格式，而是根据 based on skeletonfb, which wasCreated 28 Dec 1997 by Geert Uytterhoeven也就是skeletonfb.c 提供的框架完成的。 共230行，包含函数如下: static int sti_encode_fix(struct fb_fix_screeninfo *fix, const void *par, struct fb_info_gen *info) 60行 static int sti_decode_var(const struct fb_var_screeninfo *var,void *par, struct fb_info_gen *info) 71行 static int sti_encode_var(struct fb_var_screeninfo *var, const void *par, struct fb_info_gen *info) 78行 static void sti_get_par(void *par, struct fb_info_gen *info) 94行 static void sti_set_par(const void *par, struct fb_info_gen *info) 99行 static int sti_getcolreg(unsigned regno, unsigned *red, unsigned *green, unsigned *blue, unsigned *transp, struct fb_info *info) 104行 static int sti_setcolreg(unsigned regno, unsigned red, unsigned green, unsigned blue, unsigned transp, struct fb_info *info) 111行 static void sti_set_disp(const void *par, struct display *disp, struct fb_info_gen *info) 118行 static void sti_detect(void) 127行 static int sti_blank( 分享到: 【转】8个高质量图标的最佳搜索引擎 | Linux I2C核心、总线与设备驱动 11:11 评论 / 浏览 (0 / 60) 相关推荐 评论 发表评论 您还没有登录,请您登录后再发表评论